(57)【要約】【課題】  光ディスクを形成する基板の厚さムラを吸収して補償することが可能な光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置を提供する。【解決手段】  光ディスクＤに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッド４を有する光ディスク記録再生装置において、前記光ヘッドのレーザ光の光路途中に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するための基板厚さ補償機構２２を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部２４とを備える。これにより、光ディスクを形成する基板の厚さムラを吸収して補償することが可能となる。【選択図】  図５
2005129231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って移動可能にすることで前記対物レンズとの間の距離が可変になされた補助レンズよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
【請求項２】
光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光路長を変えるための２枚の透明電極間に液晶を封入した基板厚さ補償セルよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
【請求項３】
光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って移動可能にすることで前記対物レンズとの間の距離が可変になされたコリメータレンズよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
【請求項４】
光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って互いの距離が可変になされた２枚の凸レンズを含むビームエキスパンダよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
【請求項５】
前記基板厚さ補償機構制御部は、前記光ヘッドから読み取られる再生信号の品質を判定する信号品質判定回路と、この信号品質判定回路の出力に基づいて前記基板厚さ補償機構を最適な状態に制御する補償機構駆動制御回路とによりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光ディスク記録再生装置。
【請求項６】
前記基板厚さ補償機構制御部は、再生信号の品質の検査を行う時に再生信号の最良点の前後の状態を記憶し、その前後の中間の位置を調整位置として決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光ディスク記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク記録再生装置に係り、特に高密度光ディスクの基板の厚さ分布の特徴を利用して補償を行なう光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置に関する。尚、本願において記録再生装置とは、記録装置、再生装置及びこれらの両装置を含むものとして使用する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクは、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）などに代表されるように、透明基板の表面に微少な凹凸が刻印されることで情報が記録されている。この凹凸形状は、一般的に、プラスチック成形機金型内に、凹凸形状の母型となるスタンパーと呼ばれる型を装着し、射出成形などで作られる。そして、成形された基板上の表面にある凹凸形状の上に、アルミニウムなどの金属を成膜して、反射膜として使用される。この反射膜上には、保護膜と呼ばれる薄い樹脂層を形成したり、ダミー基板と呼ばれる基板を貼り合わせたりして光ディスクとなる。
【０００３】
ここで、光ディスクの一般的な製造方法について説明する。
まず、表面を平滑にしたガラス盤等の透明な基板上に、レジストを所定の厚さに塗布をする。その後、レジスト中の溶剤を除去してレジストを硬化させる。このレジストが塗布されたガラス盤（レジスト盤と呼ぶ）を回転させながら、カッティング装置に搭載された、所定のレーザ光で、上記レジスト盤上に螺旋状に情報を記録する。このときレーザ光は情報の内容に応じて光が断続的に遮断されたり、連続的な光線であったり、レーザ光が左右に微少に振られたりする。このレーザ光によりレジスト盤上のレジストが感光され、情報がレジスト上に記録される。
【０００４】
このようなカッティング後、レジストを現像して潜像であった情報をレジストの凹凸形状の溝またはピットとして析出させる。この現像後、レジスト盤を乾燥させ、真空装置内に入れ、真空成膜で薄いニッケル導電膜を上記レジスト上に成膜する。この成膜後、真空装置からレジスト盤を取り出し、これを電気ニッケルメッキ槽に入れてレジスト上に成膜されたニッケル膜上にニッケルを析出させる。均一な厚さのニッケル膜を作成するためにレジスト盤はニッケルメッキ槽内で回転されている。所定の厚さのニッケル皮膜が形成されたならば、このレジスト盤をニッケルメッキ槽から取り出し、このレジスト盤を純水で洗浄する。この洗浄後、レジスト盤からニッケルメッキされた盤をはがす。
このニッケル盤上にはレーザ光で刻印されたレジストの形状が反転した凹凸が形成されている。このニッケル盤を溶剤で洗浄し、付着している残留レジストを除去する。
【０００５】
その後、一つの方法としては、このニッケル盤（マスター）から直接複製を取ってマザーを作る。これをマザー工程と呼び、カッティングされたレジスト盤と同様な凹凸形状を有している。更に、このマザーより複製を取ってスタンパーを作る。このマザー、スタンパーを取るときも、ニッケルメッキはメッキ槽内で回転させながら析出させる。このようにして、マスターと同じ形状の複製（スタンパー）を、マザーから多く取ることが出来る。大量に複製されたスタンパーは射出成形の母型として使用され、これにより短時間に光ディスクの大量生産が可能となる。
【０００６】
もう一つの方法としては、上記マスターをそのまま射出成型用の母型として使用する方法である。これらマスターまたはスタンパーは（以下、メタル原盤という）、盤の裏面を研磨機で平坦に研磨される。この裏面研磨は、一般にメタル原盤を回転させて行う。裏面研磨後、メタル原盤は成型用金型に装着される大きさに切断され、母型となる。
【０００７】
次に、ディスクの成形工程に母型が運ばれる。射出成形機には対向する方向に金型が取り付けられており、金型の一方に母型を装着する。射出成形機に樹脂を供給し、金型内でディスクを成形する。そして、１回の成形ごとに金型を開き、金型内で成形されたディスクが取り出される。取り出されたディスクの情報信号面上に反射膜が成膜され、ＣＤであれば反射膜上に保護膜が、ＤＶＤであればダミーディスクと呼ばれるもう一枚の同じ形状をした基板と反射膜を内側にして貼り合わされる。次世代の光ディスクもこれと同様にして作成される。
【０００８】
ところで、このディスクを再生するときは、凹凸形状が転写されている基板であって凹凸形状が転写されていない対向する表面より再生用レーザ光を照射し、凹凸形状に沿って形成された反射膜より反射された光を検出し、これにより情報の再生がなされる。
【０００９】
ここで従来の光ディスク再生装置について説明する。
図１１は従来の光ディスク再生装置の一例を示す。図示例において光ディスクＤはスピンドルモータ２に装着され、このスピンドルモータ２の回転により光ディスクＤが回転する。信号を読み出すための光ヘッド４は光ディスクＤの半径方向に移動が可能なように移動用フィードモータ６に接続されており、これよりレーザ光Ｌが光ディスクＤに向けて照射される。そして、制御回路８からの再生動作の指令により、まず光ヘッド４が光ディスクＤに焦点をあわせに行く。所定の反射光量が得られたら、スピンドルモータ２が回転する。この光ヘッド４は回転している光ディスクＤ上の反射光量が一定となるように内蔵する対物レンズ１２により焦点を合し続け、トラッキングを取るために制御回路８内のトラッキング制御回路（図示せず）が動作し、光ディスクＤ内の情報信号列に沿ってトラッキングがかけられ、反射光量の変動として、光ディスクＤ内の情報信号Ｓ１が読み出される。得られた情報信号Ｓ１は信号処理回路１０に導かれる。希望のトラックを再生したいときは制御回路８にその旨の信号を外部より送り、フィードモータ６を用いて希望のトラック付近を再生する。再生より得られるアドレスを信号処理し、希望のトラックか否かを判定し、希望のトラックが再生できるように更にフィードモータ６を動作させる。フィードモータで光ヘッド４がディスク半径上を移動する速度は１秒間に数センチである。このような動作の連続で光ディスクＤ上の情報信号が再生される。
【００１０】
この光ディスクの記録容量は、再生するレーザ光Ｌの光の波長と再生するときに用いる読み出し用光ヘッド４の対物レンズの開口数により決定される。一方、情報をどの程度正しく読み出すことが出来るかは、光学収差量により決定され、大まかにはそのシステムの光ヘッドの対物レンズの焦点深度に関係する。一般的には、記録容量が増加するにつれて焦点深度が浅くなり、そのため正しく情報を読む事が出来るための基板の厚さ偏差を少なくする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、光ディスクでは、情報の記録密度は、上述したように再生に用いるレーザ光Ｌの波長と再生に用いる光ヘッド４の対物レンズ１２の開口数とで決定される。同一レーザ光を使用した場合、光ヘッド４の対物レンズ１２の開口数を大きくすることによって、より高密度に記録された情報を再生することができるようになる。しかしながら、対物レンズ１２の開口数を大きくすると、光の光路長が異なることによって生じる、基板厚さムラによる光の収差が、開口数の４乗で増加してしまう。
【００１２】
例えばレーザ光の波長が７８０ｎｍ、開口数が０．４５であるＣＤ再生装置では、基板の厚さムラは±１００μｍ以内に抑える必要があった。次に、開発された、波長が６３５ｎｍ、開口数が０．６であるＤＶＤ再生装置では基板の厚さムラは±３０μｍ以内に抑える必要があった。このように、高密度ディスクになるに従い、ディスクの製作精度は加速度的に厳しくなる。一方、次世代とうたわれている波長４００ｎｍのレーザ光を使用する光ディスクの再生装置の場合、再生時に使用する対物レンズの開口数が、現在のＤＶＤと同一の開口数０．６であっても基板の厚さムラは±２０μｍとなり、開口数０．８を使用する光ディスクの再生装置では基板の厚さムラはなんと±３μｍ程度に抑えなければならないと考えられている。また、ＤＶＤから規格に採用された２層ディスクの場合は、この厚さムラを２層間においても満足しなくてはならず、現状の延長線の技術を使用した場合、成立が非常に困難となる欠点を有していた。そして、この基板の厚さムラの発生は、前述したような現状のディスク製造方法では避けることができず、この厚さムラを吸収して補償することができる光ヘッドの開発が望まれていた。
【００１３】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、本発明の目的は、光ディスクを形成する基板の厚さムラを吸収して補償することが可能な光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した課題を解決するために、本発明は、下記（１）〜（６）の構成を有する光ディスク記録再生装置を提供する。
（１）  光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って移動可能にすることで前記対物レンズとの間の距離が可変になされた補助レンズよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
（２）  光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光路長を変えるための２枚の透明電極間に液晶を封入した基板厚さ補償セルよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
（３）  光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って移動可能にすることで前記対物レンズとの間の距離が可変になされたコリメータレンズよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
（４）  光ディスクに対して情報の記録・再生を行なうためにレーザ光を対物レンズにより前記光ディスク上に集束させる光ヘッドを有する光ディスク記録再生装置において、
前記光ヘッドのレーザ光の光路途中であって前記対物レンズの前記光ディスクとは反対側に、前記光ディスクの基板の厚さムラを補償するために、光軸に沿って互いの距離が可変になされた２枚の凸レンズを含むビームエキスパンダよりなる基板厚さ補償機構を設け、前記基板厚さ補償機構を必要時に動作させて補償調整を行なう基板厚さ補償機構制御部を備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
（５）  前記基板厚さ補償機構制御部は、前記光ヘッドから読み取られる再生信号の品質を判定する信号品質判定回路と、この信号品質判定回路の出力に基づいて前記基板厚さ補償機構を最適な状態に制御する補償機構駆動制御回路とによりなることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光ディスク記録再生装置。
（６）  前記基板厚さ補償機構制御部は、再生信号の品質の検査を行う時に再生信号の最良点の前後の状態を記憶し、その前後の中間の位置を調整位置として決定することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光ディスク記録再生装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光ディスク記録再生装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。即ち光ディスクを構成する基板の厚さ変動（ムラ）はディスク円周方向に少ないことを利用することで、比較的動作速度が遅い基板厚さ補償用の回路を用いても、良好な基板厚さ補償が出来、基板厚さムラによる再生信号劣化が少なく、再生信号の品質を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る光ディスク記録再生装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は光ディスクの周方向における基板の厚さムラの一例を示すグラフ、図２は光ディスク１枚毎の基板の厚さバラツキ（光ディスク上の同一位相位置）の一例を示すグラフ、図３は光ディスクの半径方向における基板の厚さムラの一例を示すグラフである。
【００１７】
まず、本発明装置を説明するに先立ち、前述したような光ディスクの製造方法によって、ＣＤやＤＶＤを初めとする光ディスクの基板がどのような厚さ分布を示すか調査を行なったので、その厚さ分布（ムラ）の調査結果について説明する。ここでは一例としてＣＤディスクの基板の厚さムラとＤＶＤディスクの基板の厚さムラを示している。例えばＣＤディスクの基板においては、基板円周上の厚さバラツキは１０μｍ程度（図１中のＣＤディスク基板）であるが、基板１枚ごとの平均厚さのバラツキ、または、ディスク基板の同一半径同一位相位置の厚さバラツキは７０μｍ程度（図２中のＣＤディスク基板）もあり、ディスク基板の半径方向の厚さムラは２０μｍ程度（図３中のＣＤディスク基板）であった。また、例えばＤＶＤディスクの基板においては、基板円周上の厚さバラツキは５μｍ程度（図１中のＤＶＤディスク基板）であるが、基板１枚ごとの平均厚さのバラツキまたは、ディスク基板の同一半径同一位相位置の厚さバラツキは２０μｍ程度（図２中のＤＶＤディスク基板）であり、ディスク半径方向の厚さムラは１５μｍ程度（図３中のＤＶＤディスク基板）であった。
【００１８】
このようにディスク基板の厚さムラが基板面内で特徴ある分布を有している原因は、光ディスクの製造上の特定工程を経ることで、ディスクが生産されるからであることが分かった。
【００１９】
つまり、原因の一つはメタル原盤を製作するメッキ工程にある。つまりメッキはメッキ槽内で回転しながらメッキ取りが行われ、メタル原盤の裏ズリも回転によって研磨されるからである。このメタル原盤が回転されながら製造されると言うことは、出来上がったメタル原盤の回転方向の厚さムラは少なくなることを示していることが判明した。
【００２０】
原因のもう一つは、母型を取り付けた金型での射出成形にある。メッキ工程では回転動作によってメッキ取りがなされるので、メタル原盤の厚さムラは円周方向で少なく、直径方向で大きくなっている。また、用いるメタル原盤が異なれば、メタル原盤の平均厚さ、または同一半径同一位相での厚さは異なってしまう。このような特徴を有したメタル原盤が成形工程の母型として使用されると、一般に金型内の平坦度は非常に良好なため、成形された基板はメタル原盤の厚さムラの分布を受け継ぐようになる。更に、成形では成型時の樹脂射出量のバラツキにより、基板１枚ごとに使用する樹脂量は微妙に異なり、これが成形された基板の厚さの１枚ごとのバラツキとなって発生することが分かった。
【００２１】
つまり、基板厚さのバラツキは、生産工程の都合から、基板の円周方向では少なく、基板の直径方向では大きく、基板１枚ごとでは更に大きい事が分かった。さらにＤＶＤディスクにおいては、片面から基板内の異なる厚さのところに２層の情報記録層を有する２層ディスクが登場した。このことは、現在の製造工程の特性にプラスして、ディスク構成の都合から基板厚さが異なる物があることを示している。このような２層ディスクの構造は次世代光ディスクにも踏襲されることが確実である。
【００２２】
しかし、光ディスクの情報信号は、基板上に円周方向に情報が刻印されている。これはＣＤ、ＤＶＤ、次世代とも共通である。つまりディスクから情報を再生する場合は、先程述べたように、１周中の厚さムラが少ない方向に再生される。そして、再生時、早送りやトラックジャンプ、または異なるディスクを再生する場合、２層ディスクに於いて異なる層を再生する場合、のみ基板の厚さムラが大きな変化をすることが判明した。
【００２３】
従って、光ヘッドに、比較的動作速度の遅い基板厚さ補償機構を設け、上述したように早送り時、トラックジャンプ時、または異なるディスクを再生する時、２層ディスクの層間を再生する時のように、比較的基板厚さが異なるところを再生したときのみ上記基板厚さ補償機構を動作させれば充分に基板厚さによる光学収差を補正する効果があることが分かった。
【００２４】
例えば、通常に情報信号を再生している場合は高密度ディスクとなっても基板厚さの変動が少ないので収差に与える影響は少なく、光ヘッド自身が移動するような早送り、トラックジャンプ、ディスクのかけ替え、または光ヘッドが移動しなくても、異なる層を再生する場合の時は基板厚さの変動による収差が大きくなる傾向を有している。このような傾向を利用し、光ヘッド内に基板厚さを補償する機構を設けることで、ディスクが高密度となったときの基板厚さに起因する収差を減じることができる。
【００２５】
この場合、ディスク円周上の情報を再生するときに得られる信号の交番周期よりもはるかに遅い周期で光ヘッドの収差補正をすることで、十分な効果が得られる。基板の厚さムラの性質から、ディスク円周方向に沿って情報を再生しているときには光ヘッドは収差補正を行わず、これに対してトラックジャンプ時、サーチ時、ディスクを載せ変えた時、２層ディスクで層間再生時、などの時に収差補正を行う。このような動作での収差補正用の回路としての応答時間は０．１秒〜０．５秒、またはそれ以下の遅い速度でも十分であり、収差を補償する基板の厚さも、５〜５０μｍ程度の範囲で十分である。
【００２６】
このような観点から、光ヘッドに基板の１００μｍ程度の厚さ変動による、光学収差を除去（補償）する機構を設けることで、次世代と呼ばれる青色レーザ光を用いた高密度光ディスクの再生装置は、ディスク製造上の条件を厳しくしなくても生産できるメリットを有するようになるし、ＤＶＤで導入された２層ディスクも、次世代に向けて、３層、４層と多層化ディスクが製造できることが可能となる長所を有するようになる。
【００２７】
このように、本発明は基板の厚さバラツキを補正するものであるから、基板厚さのバラツキは０．１ｍｍ以下のものに対して良好な効果が発揮できる。
【００２８】
本発明は次世代のみならず、現在のＤＶＤ２層ディスクでも効果がある。例えば、ＤＶＤ規格の最小基板厚さである基板厚さが０．５７ｍｍの時に光学収差が最小となる光ヘッドを用いた再生装置があった場合、ＤＶＤ規格の最大基板厚さである基板厚さが０．６３ｍｍの基板を有する光ディスクから情報を再生した場合、ＤＶＤ信号再生時の信号ジッターが、０．９％劣化することを抑えることが出来る。
【００２９】
再生レーザ光の波長が６３５ｎｍである光ヘッドの対物レンズの開口数（ＮＡ）０．６の再生装置においてこの程度の信号劣化量であるから、青色レーザ光の波長を有する次世代の再生装置であれば、ＤＶＤと同様の基板厚さムラがあれば、信号劣化量は３％を超えてしまうと考えられる。従って、特に次世代の青色レーザ光の波長の光ディスクでは、このような基板の厚さムラに対する光学収差の増加による再生信号の劣化は大きく、本発明の機構を用いないと基板厚さの制御をＤＶＤに比べて遥かに厳しく制御しなくてはならなくなってしまう。
【００３０】
しかし本発明に述べたとおり、基板の厚さムラの性質を利用し、光ヘッドに基板厚さ補償機構を搭載することで、次世代ディスクの実現の可能性が飛躍的に向上する事となる。しかもその基板厚さ補償機構は上述したように応答速度が比較的に遅くても可能なために、安価に実現することが可能である。
【００３１】
このような基板厚さ補償機構は次のような機構乃至構造が考えられる。
（１）テーパ状、または階段状に厚さが異なる板厚補償板を光ヘッドの対物レンズと光ディスクとの間に装着し、この板厚補償板を連続的に移動させることで基板厚さの補償を行う。板厚補償板が動作するときは、ディスクが再生動作に入った時と、光ヘッド自体が移動する時と、２層以上の多層ディスクの層をジャンプし他の層に移動する時のみである。
【００３２】
（２）光ヘッドの対物レンズを２枚組とし、両対物レンズの間隔を連続的に変化させて、基板厚さの補償をする。対物レンズが補償動作をするときは、上記（１）で述べた時と同じである。
【００３３】
（３）光ヘッドの対物レンズと光ディスクの間に、小さなセルをおき、このセル内に分子構造が屈折率異方性を有する材料を挿入し、電界の変化で分子の向きを変えて、セル内の光路長を変化させることで、見かけの基板厚さを補正する。その代表例の材料として液晶材料がある。この液晶の分子構造には、シッフ塩基系、エステル系、ピリミジン系等があり、機能的にはネマチック性液晶、強誘電性液晶、マルチプレックス駆動用、アクティブマトリクス用などがある。一般的な材料では例えば、厚さ１ｍｍのセルを作り、この中にクロルベンゼンなどの、分極率が高く、ベンゼン環のような光学異方性の大きな材料を封入し、セル内に電界をかけることで、セル内のクロルベンゼンの分子の向きを一定方向にさせ、セル内の光学的な長さを変化させることが出来る。このセル内の屈折率が０．１変化すると、光学的な長さが１００μｍ変化したことと等価である。このセルが補償動作する時は、上記（１）で述べた時と同じである。
【００３４】
これ以外の方法としては、対物レンズの後方に、１枚以上の補助レンズを設置し、対物レンズとその補助レンズとの間の距離を可変する事で同様な効果が得られる。このような補助レンズとしては、コリメーターレンズの使用、ビームエキスパンダーの使用などが考えられる。
【００３５】
そして、このような光ヘッドを使用することで、一方の光ディスクについては、基板厚さの変動を、基板の円周方向と、基板の直径方向、基板１枚ごとの厚さ平均値と３種に分けて設定することが出来、光ディスクの生産性が飛躍的に向上し、かつ再生信号の品質も高品質が確保されることとなる。例えば現在市販されているＤＶＤにおいては、基板厚さの円周方向の厚さムラを３μｍＰＰ、基板円周方向の厚さムラを１００μｍＰＰ（ＰＰ：ピークツウピーク）、ディスク１枚ごとの平均厚さムラを１００μｍＰＰとすれば、基板厚さ補償の光ヘッドの性能と相まって、現状では成熟したＣＤの生産設備を使用しても、基板厚さから生じるジッター劣化量は、０．２％以下と飛躍的に向上することとなる。尚、上記厚さムラに関し、ＣＤ生産設備を用いた時には、円周方向の厚さムラが５０μｍ程度と悪い値を示す金型も存在するので、ただ単に成熟したＣＤ設備を用いても十分満足のいく次世代ディスクが得られない場合もあり、従って、金型の円周上における平坦性が数μｍであることを確認しておくことが必要である。
【００３６】
例えば次世代の青色レーザ光を用いた再生装置において、レーザ光の波長４００ｎｍ付近、光ヘッドの対物レンズの開口数０．６のシステムで、再生面側から再生できる情報層が１層の場合の単層ディスクであって、再生の光透過膜厚さ０．６ｍｍの場合、用いる基板の厚さムラを、ディスク円周方向において±５μｍ〜±３μｍ、ディスク直径方向及びディスク間の厚さ変化を±３０μｍ〜±２０μｍの範囲とすると、次世代での実現の可能性が高い数値である。また２層ディスクの場合ディスク円周方向の厚さムラは±４μｍであり、２層の中間層の平均厚さが４０μｍ〜２０μｍと言う範囲は単層ディスクと同様実現性の高い数値である。
【００３７】
この場合、単層ディスクでの基板厚さ変化は、例えば上記のディスク円周方向の厚さムラが±４μｍで、ディスク直径方向及びディスク間の厚さ変化が２０μｍの場合は、厚さ最大４４μｍであり、２層ディスクの場合は同様に上記の中間層の平均厚さが３０μｍで円周方向の厚さムラが±４μｍの時は厚さ変化は最大６８μｍとなり、単層盤のジッター劣化は２％、２層盤のジッター劣化は４％と見積もられる。次世代の信号もＤＶＤと同様な信号方式を用いるとすると、ジッターはＤＶＤ規格と同じ８％以下とする必要があり、このためには、記録容量を減少させるか、ディスクの反りなど、レーザ光が情報記録面に垂直に当たらない事による信号劣化量を少なくする手段、つまりディスクの反り角を減少させるなどの手段を講じなくてはならないと言う欠点が解消できる。このように、基板厚さのバラツキを、光ヘッドで補うことの効果はディスク生産の効率を向上させ、つ安心して高容量の情報を記録することが出来る。この説明では本発明の動作は再生ジッタ−を測定しながら、本発明装置の最良動作点を求めることを説明したが、再生ジッタ−を用いるのは一つの例であって、例えば信号処理を行った後のエラー率を測定することで行っても良いし、最短ピット長より得られる、周期の揺らぎを測定することでも可能である。このことを実施例を挙げてさらに詳しく説明をする。
【００３８】
（第１実施例）
図４は本発明の光ディスク記録再生装置の一実施例を示すブロック構成図、図５は図４中の光ヘッドの第１例を示す部分拡大図、図６は板厚補償板を示す平面図である。尚、図１１に示した従来装置と同一構成部分については同一符号を付して説明する。
【００３９】
図示するように、この光ディスク記録再生装置２０において、２は光ディスクＤを回転させるスピンドルモータであり、４は内部に対物レンズ１２を有する光ヘッドであり、この光ヘッド４は移動用フィードモータ６によって正逆回転される長ネジ１４に螺合されて、光ディスクＤの半径方向へ移動できるようになっている。１０は信号処理回路であり、上記光ヘッド４から読み出した情報信号Ｓ１に所定の処理を加える。８は制御回路であり、上記信号処理回路１０で得られた一部の信号に基づいて上記光ヘッド４や移動用フィードモータ６を制御する。尚、この制御回路１０は、スピンドルモータ２の回転数等も制御する。
【００４０】
そして、上記光ヘッド４には、レーザ光の光路途中であって光ディスクＤの基板の厚さバラツキ（ムラ）を補償する本発明の特徴とする基板厚さ補償機構２２が設けられる。２４はこの基板厚さ補償機構２２を必要時に動作させて補償調整を行わせしめる基板厚さ補償機構制御部である。この基板厚さ補償機構制御部２４は、上記光ヘッド４にて読み取られた再生信号の品質を判定する信号品質判定回路２６と、この信号品質判定回路２６の出力に基づいて上記基板厚さ補償機構２２を具体的に最適な状態に制御する補償機構駆動制御回路２８とにより構成されている。
【００４１】
上記基板厚さ補償機構２２は、この実施例では光ヘッド４の先端側に設けられている。具体的には、この基板厚さ補償機構２２は対物レンズ１２と光ディスクＤとの間の光路途中に回転可能に配置された透明な円板状の板厚補償板３０を有しており、この板厚補償板３０は、例えばステップモータ等のように回転数及び停止位置（回転角度）の制御が可能な補償回転モータ３２により回転可能に設けられている。
【００４２】
そして、この板厚補償板３０は、図６に示すように、周方向に段階的に少しずつ板厚が異ならせてあり、図示例では板厚補償板３０の回転中心を中心として６つの扇状のエリア３０Ａ〜３０Ｆに区画されている。各エリアの板厚は、例えば１０μｍずつ異なるようになっており、例えばエリア３０Ａは１００μｍ、エリア３０Ｂは１１０μｍ、エリア３０Ｃは１２０μｍ、エリア３０Ｄは１３０μｍ、エリア３０Ｅは１４０μｍ、エリア３０Ｆは１５０μｍにそれぞれ設定されている。
【００４３】
尚、板厚のエリア数や隣接エリア間の厚みの差は上記した数値例に限定されず、ディスク基板の補償すべき厚さムラに依存して任意に決定される。
また、このように板厚を段階的に変化させるのではなく、周方向に沿ってテーパ状に変化させるように構成してもよい。
【００４４】
図５において、対物レンズ１２には、図示しないフォーカスコイルと磁気相互作用を行なうボイスコイル１６が取り付けられており、周知のように対物レンズ１２を光ディスクＤの方向に接近離間させてフォーカスをとるようになっている。また、光ディスクＤに向けて射出されるレーザ光Ｌは、光ディスクＤの基板１８側から入射されて、その情報が読み出される。
【００４５】
次に、以上のように構成された本発明装置の動作について説明する。
【００４６】
まず、光ディスクＤをスピンドルモータ２に装着し、スピンドルモータ２の回転により光ディスクＤを回転する。情報信号を読み出すための光ヘッド４は光ディスクＤの半径方向に移動が可能なように移動用フィードモータ６に接続されており、ディスク半径方向へ移動可能となっている。制御回路８からの再生動作の指令により、まず光ヘッド４が光ディスクＤに焦点をあわせに行く。そして、所定の反射光量が得られたら、スピンドルモータ２が回転する。光ヘッド４は回転している光ディスクＤ上の反射光量が一定となるように焦点を合し続け、トラッキングを取るために制御回路８中の図示しないトラッキング制御回路が動作し、ディスク内の情報信号列に沿ってトラッキングがかけられ、反射光量の変動としてディスク内の情報信号が読み出される。得られた情報信号Ｓ１は信号処理回路１０に導かれる。この信号処理回路１０で得られた信号は信号品質判定回路２６に送られる。
【００４７】
この信号品質判定回路２６では最適な信号品質であるかを調べるために、補償機構駆動制御回路２８に対して基板厚さ補償機構２２を動作させる指令を送出する。この指令により、図５に示す補償回転モータ３２は駆動して板厚補償板３０が回転する。これにより、板厚補償板３０にはレーザ光Ｌが通過しているので、このレーザ光Ｌが通る板厚補償板３０の各エリア３０Ａ〜３０Ｆの厚さに応じてその光路長が実質的に少しずつ変化することになる。それと共に得られた再生信号は信号品質判定回路２６により、板厚補償板３０を動作させる前に比べて信号品質が向上したか否かを判定する。更に板厚補償板３０を回転させる指令が送出され、同様に再生信号品質を判定する。この判定操作は、各エリア３０Ａ〜３０Ｆ毎に行なって最高品質のエリアを求めるようにしてもよいし、次のように、１つのエリアずつ信号品質の判定を行なうようにしてもよい。例えば先ほどより再生信号品質が向上していたならば、最適点を求めるため、再度、補償回転モータ３２を動作させ、再生信号品質判定を行う。
【００４８】
先ほどより再生信号品質が低下したならば、先ほどの位置にエリアを戻し、一連の動作が終了する。更に希望のトラックを再生したいときは制御回路８にその旨の信号を送り、フィードモータ６を用いて希望のトラック付近へ光ヘッド４を移動させて再生する。再生により得られるアドレスを信号処理し、希望のトラックか否かを判定し、希望のトラックが再生できるように更にフィードモータ６を動作させる。希望のアドレスが得られたら、再度、基板厚さ補償機構２２を前述のように動作させ、先ほどと同様な動作を実施する。この時フィードモータ６で光ヘッド４がディスク半径上を移動する速度は１秒間に数センチ程度である。このような動作の連続で光ディスク上の情報信号を再生することができる。尚、図４において、信号処理回路１０からは、再生信号は後段の図示しない通常の再生系へ送られるのは勿論である。
【００４９】
以上のように、再生信号の品質が良好となる位置（エリア）で板厚補償板３０を停止するようにしたので、ディスク基板の膜厚のムラがあってもこれを補償して吸収することができる。このような基板厚さムラの補償調整を行なう時期は、例えば以下の３項目の時である。
【００５０】
（１）再生装置に光ディスクが装着されて再生を始めるために、光ディスクをクランプしたターンテーブルが回転し、光ヘッドが焦点を結ぶための動作を開始した後。
（２）光ディスクが再生されており、ランダムアクセスなどで光ヘッドが移動した後。
（３）多層ディスクの再生時であって、再生の情報層を移動するための命令が出されたとき。
【００５１】
上記３つの動作をした後、再生信号品質の検査を行なって厚さムラの補償調整を行なう。すなわち、再生信号の品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合、板厚調整板３０を所定の角度ずつ（エリアの開き角に対応）回転させながら、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置に板厚補償板３０を固定する。
【００５２】
このように板厚補償板３０を操作することにより、光ディスクの再生信号の品質を基板の厚さムラに関係なく大幅に改善することができた。ここで、実際に光ディスクを作成し、従来の再生装置と本発明装置を用いて評価を行なったので、その評価結果について説明する。
【００５３】
まず、評価に用いた光ディスクの製造過程について説明する。
まず、青色レーザ光用の情報が刻印されたスタンパー（トラックピッチが０．３６μｍ、最短ピット長が０．２４μｍ）を、ＤＶＤ成型用金型に装着し、射出成形により次世代光ディスクを多数作成した。異なる種類のメタルマスター（トラックピッチ、最短ピット長は同じ）も使用した。メタルマスターの１周中の厚さムラはどれも３μｍＰＰであった。しかし、マスターの平均厚さムラは１０μｍあった。これを金型に装着し、成形をしたところ、成形された基板の厚さは０．６ｍｍであり、基板全面での厚さバラツキは３０μｍであった。しかし、ある１周を測定した場合の１周中の厚さムラは３μｍpp以下であった。この基板の信号情報面上にアルミニウム反射膜を成膜し、０．６ｍｍ厚さのダミー基板をアルミニウム反射膜上に接着し、単層貼り合わせ光ディスクを試作した。
【００５４】
このような光ディスクを信号面が成形されている反対側の基板面より、再生波長が４００ｎｍ、開口数が０．６を有する光ヘッドを搭載した次世代再生装置（基板厚さ補償機構なし）で再生したところ、信号品質の指標であるジッターは、光ディスクによっては２％も劣化した。また、同様にして成形した基板の１枚の信号面上に銀の半透明膜を成膜し、もう１枚の基板の信号面にはアルミニウムの反射膜を成膜し、互いの信号面を内側とし、紫外線硬化樹脂を用いて接着し、２層光ディスクを作成した。紫外線硬化樹脂で形成された２層の接着層の厚さは４０μｍであった。この２層光ディスクは読み取り面側から見て最初の層（１層目）の読み取り面からの厚さは平均して０．６ｍｍであるが読み取り面側から見て２番目の層（２層目）の読み取り面からの厚さは平均して０．６４ｍｍであった。４０μｍの厚さを有した２層目の再生信号は５％もジッターが劣化した。このように、基板厚さ補償機構２２が付いていない再生装置では、再生信号の品質が大幅に劣化した。
【００５５】
これに対して、前述した本発明装置を用いて上記光ディスクの情報を再生したところ、上記単層光ディスクのジッター劣化は０．３％と改善され、上記２層光ディスクのジッター劣化も同様に０．３％と良好であった。
【００５６】
尚、図６に示したように板厚補償板３０は、一周中の厚さが例えば最も薄いところで１００μｍ（エリア３０Ａ）、最も厚いところで１５０μｍ（エリア３０Ｆ）で円周上に厚さが段階的に変化しているものを用いたが、この板厚補償板３０はこの形状に限ることなく、例えば短冊状であって、左右方向に変位するタイプであってもかまわない。また、板厚補償板３０の厚さ分布は、厚さが連続的に変化しているものであってもかまわないし、また、例えば５μｍ単位で厚さが不連続に変化しているものであってもかまわない。  上記第１例では、基板厚さ補償機構２２の一部に板厚補償板３０を用いたが、これに限定されず、以下に示す第２例２〜第５例に示すように構成してもよい。
【００５７】
（実施例２）
図７は、光ヘッドの第２例を示す部分拡大図である。
ここでは、板厚補償板３０に代えて、対物レンズ１２に並列させて補助対物レンズ４０を設け、この補助対物レンズ４０に補助ボイスコイル４２を結合し、両レンズ１２、４０との間隔を変化できるようにしている。この補助ボイスコイル４２は、図４中の補償機構駆動制御回路２８からの制御指令によって動作される。この場合には、補助ボイスコイル４２に制御電流を流して再生信号が最良となる位置で補助対物レンズ４０を停止する。この場合にも、補償調整動作は、第１例で説明したような前記（１）〜（３）の３態様の時に行えばよい。
【００５８】
この第２例において、再生信号品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合に、補助対物レンズ４０を保持している補助ボイスコイル４２に電流を流し、基板厚さ補償動作を行った。そして、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置に補助対物レンズ４０の位置を固定した。
【００５９】
このように補助対物レンズ４０の位置を操作することにより、先に評価用に用いた光ディスクに関して、単層光ディスクのジッター劣化は０．３％と改善され、２層光ディスクのジッター劣化も同様に０．３％と良好であった。
【００６０】
（実施例３）
図８は光ヘッドの第３例を示す部分拡大図である。ここでは、板厚補償板３０に代えて、対物レンズ１２の手前（光ディスクの位置とは反対側）の光路途中に、基板厚さ補償セル４６を挿入してある。この補償セル４６は中に平行な２枚の透明電極４８、５０を有した形状であり、透明電極４８、５０間の厚さは０．１ｍｍ程度である。屈折率変化が０．２程度の液晶５２を透明電極４８、５０間に満たしてある。この透明電極４８、５０に印加する電圧Ｖを変化させることで、液晶５２の分子配列が変化して光路長が変わり、最大でディスク板厚２０μｍに相当する板厚変化を補正できるものである。この場合も、駆動制御回路２８からのの指令信号で、透明電極４８、５０に加わる電圧を制御する。そして、再生信号が良好となる位置で印加電圧を固定する。この場合にも、補償調整動作は、第１例で説明したような（１）〜（３）の３態様の時に行えばよい。
【００６１】
この第３例において、再生信号品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合に、透明電極４８、５０に電圧が印加され、基板厚さ補償セル４６の印加電圧を変化させ、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置に基板厚さ補償セル４６の印加電圧Ｖを固定した。
【００６２】
このように基板厚さ補償セル４６を操作することにより、先の評価用に用いた光ディスクに関しては、単層光ディスクのジッター劣化は０．３％に改善され、２層光ディスクのジッター劣化も同様に０．３％と良好であった。
【００６３】
（実施例４）
図９は光ヘッドの第４例を示す概略構成図であり、ここでは光ヘッドの本発明の説明に必要とする主要部品のみ記しており、ビームスプリッタや光検出器等の他の部品の記載は省略してある。
【００６４】
この第４例では、板厚補償板３０に代えて、レーザ光素子５６から照射されたレーザ光Ｌを平行光に揃えるコリメータレンズ５８に上記板厚補償板３０の機能を持たせている。具体的には、このコリメータレンズ５８に補助ボイスコイル６０を取り付けて光路方向へ微少距離だけ移動可能とし、このコイル６０に補償機構駆動制御回路２８（図４参照）からの制御信号を流すことにより、上記コリメータレンズ５８を光路方向へ前後に移動調整させる。そして、この制御信号Ｓ２で、信号の再生信号が最良となる位置に上記コリメータレンズ５８を停止させるようにコントロールする。この場合も、補償調整動作は、第１例で説明したような前記（１）〜（３）の３態様の時に行えばよい。
【００６５】
この第４例において、再生信号品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合に、コリメータレンズ５８を保持している補助ボイスコイル６０に電流が流れ、基板厚さ補償動作を行った。そして、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置にコリメータレンズ５８の位置を固定した。
【００６６】
このようにコリメーターレンズ５８の位置を操作することにより、先の評価用に用いた光ディスクは、単層光ディスクのジッター劣化は０．３％と改善され、２層光ディスクのジッター劣化も同様に０．３％と良好であった。
【００６７】
（実施例５）
図１０は光ヘッドの第５実施例を示す概略構成図であり、ここでは光ヘッドの本発明の説明に必要とする主要部品のみ記しており、ビームスプリッタや光検出器等の他の部品の記載は省略してある。
【００６８】
この第５例では、板厚補償板３０に代えて、レーザ光素子５６から照射されるレーザ光Ｌの光路であって、コリメータレンズ５８の後段に２枚の凸レンズ６２、６４よりなるビームエキスパンダ６６を介設し、２枚の凸レンズ６２、６４の内の一方のレンズ、例えば凸レンズ６４に補助ボイスコイル６８を取り付けて光路方向へ微少距離だけ移動可能とする。これにより、両凸レンズ６２、６４間の距離ｄが可変となってレーザ光の平行度を変化させるようになっている。
【００６９】
そして、このコイル６８に補償機構駆動制御回路２８（図４参照）からの制御信号を流すことにより、上記凸レンズ６４を光路方向へ前後に移動調整させる。そして、この制御信号Ｓ２で、信号の再生信号が最良となる位置に上記凸レンズ６４を停止させるようにコントロールする。この場合も、補償調整動作は、第１例で説明したような前記（１）〜（３）の３態様の時に行えばよい。
【００７０】
この第５例において、再生信号品質を検査し、適当な品質でないと判定された場合に、ビームエキスパンダ６６の凸レンズ６４を保持している補助ボイスコイル６８に電流が流れ、基板厚さ補償動作を行った。そして、得られる再生信号を検査し、最良点の前後の状態を記憶し、その中間の位置に上記凸レンズ６４
の位置を固定した。
【００７１】
このように上記凸レンズ６４の位置を操作することにより、先の評価用に用いた光ディスクは、単層光ディスクのジッター劣化は０．３％と改善され、２層光ディスクのジッター劣化も同様に０．３％と良好であった。
この第５例のようなビームエキスパンダ６６を利用する構造は、例えば記録用の光ヘッドを用いて本動作を行う場合、記録用光ヘッドは一般的に、レーザ光Ｌのビーム整形を行っているため、実施例４のようなコリメーターレンズ５８を用いる手段が使用できないような場合に特に有効である。
【００７２】
尚、以上の各実施例は主に再生装置を例にとって説明したが、本発明装置は記録装置にも適応できることは勿論である。ここに例を挙げて記録装置での動作説明を行う。
【００７３】
記録装置での基板補償動作としては大きく分けて２つの方法がある。一つは記録時点で、記録に必要な、アドレス情報、記録タイミング情報などが、ディスク情報面より光ヘッドに情報として入力される。この入力された情報の信号品質が良好となるように光ヘッドの基板補償動作を行うことで本発明の効果を得ることができる。もう一つの方法は、光ディスクの記録時に信号が良好に記録されたかどうかを確認するベリファイ動作を記録時に間欠的に行う動作をする記録方法がある。この間欠的に行う記録情報の品質確認動作時に本発明の基板補償動作を行うことで本発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】光ディスクの周方向における基板の厚さムラの一例を示すグラフである。
【図２】光ディスク１枚毎の基板の厚さバラツキ（光ディスク上の同一位相位置）の一例を示すグラフである。
【図３】光ディスクの半径方向における基板の厚さムラの一例を示すグラフである。
【図４】本発明の光ディスク記録再生装置の一実施例を示すブロック構成図である。
【図５】図４中の光ヘッドの第１例を示す部分拡大図である。
【図６】板厚補償板を示す平面図である。
【図７】光ヘッドの第２例を示す部分拡大図である。
【図８】光ヘッドの第３例を示す部分拡大図である。
【図９】光ヘッドの第４例を示す概略構成図である。
【図１０】光ヘッドの第５例を示す概略構成図である。
【図１１】従来の光ディスク再生装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
２…スピンドルモータ、４…光ヘッド、６…移動用フィードモータ、８…制御回路、１０…信号処理回路、１２…対物レンズ、２０…光ディスク記録再生装置、２２…基板厚さ補償機構、２４…基板厚さ補償機構制御部、２６…信号品質判定回路、２８…補償機構駆動制御回路、３０…板厚補償板、３２…補償回転モータ、４０…補償対物レンズ、４６…基板厚さ補償セル、５８…コリメータレンズ、６６…ビームエキスパンダ、Ｄ…光ディスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005129231.tif 000009
【図８】
2005129231.tif 000010
【図９】
2005129231.tif 000011
【図１０】
2005129231.tif 000012
【図１１】
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